Quá trình hoạt động của các khâu công nghệ trên mỏ hầm lò thường xả
nhiều bụi và khí độc hại vào môi trường xung quanh. Khâu khoan nổ tạo ra các khi CO, CO2, NO2... và bụi khí nổ, khâu xúc bóc và vận tải xả nhiều bụi vào môi trường khi chất tải và khi dỡ tải, ngoài ra các sản phẩm khi thừa do động cơ ôtô và máy xúc khi hoạt động thải ra như ôxyt các bon, ôxyt nitơ, acrolein... cũng làm nhiễm bẩn không khí đáng kể. Ở khâu gia công chế biến khoáng sản (nghiền, sàng, đập...) thì tác hại làm suy giảm môi trường không khí chủ yếu là do bụ1.
Để hạn chế việc xả bụi mỏ vào không khí người ta áp dụng nhiều phương pháp khác nhau. Đối với khâu khoan nổ mìn, người ta áp dụng các biên pháp sau:
- Sử dụng máy khoan có thiết bị lấy phoi bằng nước hoặc hỗn hợp khi ép và nước. Nếu lấy phoi bằng khi ép thì phải có thiết bị hút bụ1.
- Sử dụng các loại thuốc nổ có cân bằng ôxy bằng không hoặc xấp xỉ
không như thuốc nổ ANFO, thuốc nổ nhũ tương,... - Phun nước trước và sau khi nổ mìn.
- Dùng bua nước hoặc túi nước dập bụi đặt trên miệng lỗ khoan khi nổ
mìn.
Đối với vận tải:
- Bê tông hoá (nhựa atphan hoặc ximăng) mặt đường mỏ, nhất là những
đoạn đường cốđịnh, có mật độ xe qua lại lớn.
- Phun nước thường xuyên các tuyến đường vận tải, nhất là đường ra bãi thải. Bằng cách này có thể giảm lượng bụi và trung hoà khí độc hại đạt hiệu quả
70 ÷ 80%. Có ba phương pháp phun nước: phun nước thông thường, phun sương và phun nước có chứa NaCl hoặc CaCl2.
- Dùng bạt che kín các thùng xe khi vận tải đất đá ra bãi thải cũng như khi vận tải quặng về kho chứa.
- Lắp các bộ lọc vào động cơ ôtô để khử các khí độc như CO2, HCCHO, CH2CHCHO,...
- Lựa chọn các nhiên liệu có chỉ số octane và cetane thấp.
Đối với một số thiết bị hoạt động cố định và gây nhiều bụi như ở phân xưởng nghiền đập, sàng tuyển, các bun ke dỡ tải của băng tải... người ta còn dựng phương pháp hút bụi tĩnh điện, hiệu quả chống bụi của phương pháp này phụ thuộc vào tính chất tích điện của bụ1. Có ba nguyên lý làm việc: dùng trường tĩnh điện (các hệ thống lọc tĩnh điện), dùng cực tĩnh điện (kết hợp với thông gió), tích điện cho các hạt nước (kết hợp với phun tưới). Ngoài ra phục hồi thảm thực vật, xây dựng hàng rào cây xanh chắn bụi, quy hoạch mặt bằng công nghiệp hợp lý, sử dụng các thiết bị hiện đạ1... cũng là những biện pháp
đồng bộ nhằm hạn chế sự suy giảm môi trường không khí do bụi và khí độc hại từ hoạt động khai thác mỏ gây nên.
4.5.1. Khử bụi bằng phương pháp ướt
Khử bụi ướt được áp dụng rộng rãi để khử bụi có đường kính lớn hơn 0,3 mm và nhất là để khử các bụi nóng có các khí dễ cháy nổ. Bản chất của phương pháp này là làm các hạt bụi trong không khí chứa bụi bám vào các giọt nước hoặc màng nước và như vậy được tách ra khỏi pha khí. Các hạt bụi thô có thể lắng
đọng lên bề mặt chất lỏng dưới tác dụng của lực quán tính còn những hạt bụi mịn nhất - do chuyển động nhiệt Brownian.
Lực quán tính tác dụng lên hạt bụi và giọt nước phụ thuộc vào khối lượng hạt bụi và tốc độ chuyển động của chúng. Khi tốc độ của luồng khí - bụi lớn hơn 50m/s thì do hiện tượng khuếch tán chảy rối nên số lượng va chạm giữa các hạt bụi và hạt nước tăng vọt. Chuyển động Brownian đặc trưng cho những hạt có
đường kính nhỏ hơn 1mm. Những hạt bụi mịn do có động năng nhỏ nên xác suất bám dính lên các hạt nước thấp. Chính vì vậy để nâng cao hiệu suất khử các hạt bụi mịn thì tốc độ khí trong thiết bị khử bụi ướt cần giảm đến mức độ phù hợp. Các hạt nước và màng nước cùng với các hạt bụi bám lên, được tách ra khỏi dòng khí bởi trọng lực. Như vậy quá trình khử bụi ướt luôn gồm hai giai đoạn: giai đoạn I - bụi chuyển động và bám dính kết hợp với nước trong luồng khí bụi; giai đoạn II - tách các hạt nước chứa bụi khỏi luồng khí.
Quá trình khử bụi ướt được thực hiện trong các thiết bị theo các cách thức sau: - Cho dòng khí chứa bụi đi qua vùng nước phun sương, các hạt bụi bị dính
ướt, kết tụ lại, lắng đọng và được tháo tải dưới dạng slam.
- Cho dòng khí - bụi đi vào một thiết bị dạng xyclon khí, trên thành của chúng có chảy màng nước. Hạt bụi chuyển động theo đường xoắn ốc, va vào màng nước và tháo tải dưới dạng slam.
- Cho dòng khí - bụi đi qua một vách lọc ướt hoặc một lớp nước hoặc một lớp bọt. Bụi bị giữ lại và tháo tải theo nước và bọt.
Ưu điểm của phương pháp khử bụi ướt: hiệu suất khử bụi cao, chi phí thấp, khả
năng khử bụi các khí có nhiệt độ cao và cả các khí dễ cháy nổ.
Nhược điểm: tạo thành slam và các lớp vật liệu ướt lắng đọng lên thành ống dẫn khí: cần thiết phải có hệ thống cấp nước vào thiết bị cũng như hệ thống xử lý slam.
Các thiết bị khử bụi ướt : a. Tháp rửa bụi ly tâm. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hiện đang lưu hành 2 loại tháp rửa bụi ly tâm được trình bày sau:
Tháp rửa bụi ly tâm VTI có cấu tạo là một tháp hình trụ thẳng đứng. Khí chứa bụi được cấp vào phần dưới tháp theo phương tiếp tuyến và do đó dòng khí chuyển động tròn và theo hướng dịch lên trên. Dưới tác dụng của lực ly tâm nên các hạt bụi lắng đọng lên thành tháp. ở phần trên tháp theo chu vi tròn người ta lắp các vòi phun nước có áp. Các tia nước có hướng tiếp tuyến với bề mặt bên trong của tháp và cùng chiều với chiều quay của dòng khí để không tạo thành mù sương. Nước chảy theo bề mặt của tháp, làm ướt các hạt bụi và cuốn chúng xuống phần đáy côn của tháp và được tháo tải liên tục qua một van chặn nước, kết cấu đặc biệt. Không khí chuyển động tròn trong tháp và đi ra ở cửa phía trên. Bề mặt bên trong của tháp được lát gạch chịu axit. Chiều dày lớp nước trên bề
mặt trong thiết bị khoảng 0,3 - 0,4mm; chi phí nước 90 - 125g/m3 khí, còn áp lực nước 0,98 - 1,47 kPa. Tốc độ dòng khí trong tháp khoảng 4-5,5 m/s.
Thiết bị rửa bụi dạng MR khác thiết bị trên là ở đầu khí cấp có lắp các vòi phun nước cùng một tấm lưới chắn ngang tiết diện cửa ra vào. Không khí chứa bụi đầu tiên đi qua không gian giữa các vòi phun và qua lưới chắn được tưới nước và các hạt bụi được sơ bộ thấm nước. Sau đó quá trình khử bụi tương tự
như tháp rửa VT1. Hiệu suất khử bụi khoảng 80% với chi phí nước khoảng 100g/m3.
b. Thiết bị khử bụi dạng lọc ướt.
Các thiết bị lọc ướt được áp dụng để khử bụi khi cho không khí chứa bụi đi qua một lớp nước hoặc lớp bọt (Hình 4.2) và các hạt bụi được giữ lại trong bọt hoặc nước. Đơn giản nhất là thiết bị dạng sục khí (Hình 4.3). Trong các thiết bị
khử bụi dạng sục khí thì không khí chứa bụi được cấp sục qua một thể tích nước
để tạo thành các bọt khí có đường kính khoảng 3-7mm. Các bọt khí chuyển động với tốc độ 0,25 - 0,35mm/s và do đó năng suất của các thiết bị này rất thấp. Hiệu suất khử bụi cũng không cao (khoảng 50 - 60%) vì một phần hạt bụi chứa trong bóng khí không đi vào nước.
Một dạng thiết bị khử bụi sủi bọt được trình bày ở hình vẽ. Đó là một dung tích hình trụ côn giữa có lắp một lưới và nước được cấp chảy ngang trên bề mặt lưới. Không khí chứa bụi được cấp qua lưới từ phía dưới. Khi qua lưới chúng tạo thành một lớp bọt dày khoảng 100-200mm. Bọt cùng slam tràn qua ngưỡng và
được tháo tải. Chiều cao lớp bọt có thể điều chỉnh bằng điều chỉnh ngưỡng tràn. Các hạt bụi thô lắng đọng xuống phần hình côn của thiết bị và được thải định kỳ. Không khí sạch đi ra ở nắp phía trên. Tốc độ không khí khoảng 2-2,5m/s; chi phí nước 0,8 - 0,9 l/m3 khí; hiệu suất lọc bụi rất cao đến 99%. Nhược điểm của thiết bị này là lưới hay bị tắc.
Một dạng thiết bị lọc ướt bụi là thiết bị lọc qua lớp đệm tưới nước. Sơ đồ một thiết bị như vậy được trình bày ở hình 4.4. Không khí chứa bụi đầu tiên được đi qua ống Ventur1. Các hạt bụi thô va chạm vào bề mặt nước và lắng đọng xuống phía dưới. Không khí sau đó đổi hướng đi lên phía trên qua lưới và lớp vật liệu chèn đệm được tưới nước.
Hình 4.2- Thíêt bị khử bụi dạng tấm
đệm;1- Thân hình trụ côn; 2- Lưới; 3- Ống cấp nước; 4- Ngưỡng bọt; 5- Ống tháo nước.
Hình 4.3- Thiết bị khử bụi dạng sục khí 1- Thân hình trụ; 2- Ống thoát khí sạch;
Hầu hết các hạt bụi mịn được giữ lại trên bề mặt lớp vật liệu đệm và được thải ra ngoài theo nước. Hiệu suất khử bụi của thiết bị như vậy lên tới 99%.
6.3. Khử bụi bằng lọc khô.
Quá trình lọc bụi khô là quá trình làm sạch bụi khi cho không khí chứa bụi đi qua một vách ngăn có các lỗ rỗng. Các hạt bụi được giữ lại trên bề mặt vách ngăn trong khi không khí lọt qua.
Ưu điểm của phương pháp lọc bụi khô: hiệu quả khử bụi cao, khả năng thu bụi trong không khí khô và ẩm, khả năng lọc bụi thô và mịn khi hàm lượng bụi thấp, khả năng tựđộng hóa, quá trình ít phụ thuộc vào chi phí khí và sự thay đổi tính chất lý hóa của bụi, đơn giản khi vận hành.
Nhược điểm: cấu tạo cồng kềnh, không áp dụng vách ngăn bằng vải để lọc không khí chứa nhiều hơi nước, cần thiết thường xuyên phục hồi bề mặt lọc, chi phí năng lượng khá cao do trở lực lọc cao…
Các thiết bị lọc bụi khô rất đa dạng. ở đây ta xem xét một dạng đơn giản và phổ biến, đó là máy lọc bụi dạng tay áo (xem hình 4.5).
Máy lọc bụi bao gồm một thân bằng kim loại, các ống cấp khí và thoát khí, cơ cấu rung, các túi dạng tay áo, bunke, nắp bunke và cơ cấu cửa tháo. Trong thân máy treo nhiều túi vải hay tay áo đóng vai trò là vách lọc, đầu dưới của chúng nối với bunke thông qua các lỗ thủng trên nắp bunke. Các đầu trên của tay áo được treo vào một khung nối với cơ cấu rung.
Hình 4.4- Thiết bị khử bụi bằng lớp đệm nước 1- ống Venturi; 2- buồng thu khí; 3- đệm cỏ; 4,7- Vòi phun sương;5-Lớp vật chèn sương; 6- Lưới; 8- Bunke chứa slam
Không khí chứa bụi được hút qua ống cấp khí vào bunke, và sau đó được phân phối vào các tay áo. Bụi được giữ lại trên bề mặt trong của tay áo còn không khí đi qua khe vải và đi ra khỏi thiết bị lọc theo ống thoát. Khi lớp bụi dày lên thì trở lực lọc khí tăng dần đến giảm năng suất thiết bị theo lưu lượng khí đi qua. Chính vì vậy cứ khoảng 3 - 8 phút tùy thuộc vào độ hạt bụi, các tay áo được tựđộng rung để rũ lớp bụi xuống. Trong thời điểm rũ xả bụi thì không khí được cắt đồng thời khí ép được cấp thổi ngược lại để làm sạch vải lọc. Bụi rơi xuống bunke và được tháo tải qua cửa tháo ở đáy bunke. Máy lọc làm việc ở
chếđộ hút khí do quạt hút tạo nên. 6.4. Lọc bụi tĩnh điện
Làm sạch bụi bằng điện (Hình 4.6) được áp dụng rộng rãi trong các nhà máy tuyển. Ưu điểm của phương pháp này là: - hiệu suất khử bụi cao (đến hơn 99%), - trở lực thấp, - hoạt động không phụ thuộc vào áp suất khí, chi phí điện năng thấp (0,1 - 0,8kWh so với >2kWh đối với các thiết bị lọc bụi khác, - khả
năng làm sạch khí ở nhiệt độ cao, - làm việc với mức dao động nồng độ bụi lớn (từ một vài phần gam cho đến 50g bụi trong 1m3 không khí), - có thể được tự động hóa hoàn toàn. Nhược điểm của các thiết bị lọc bụi tĩnh điện là: - giá thiết
Hình 4.5- Thiết bị lọc bụi khô dạng tay áo 1- ống cấp khí chứa bụi; 2- thân thiết bị bằng kim loại; 3- ống thoát khí sạch; 4- cơ cấu nung; 5- túi lọc dạng tay áo; 6- nắp bunke; 7- bunke chứa bụi; 8- cửa
bị cao so với các thiết bị kiểu khác, - kích thước lớn, - cần công nhân vận hành trình độ cao, - hiệu quả thấp với một số chất (như bồ hóng, ôxit kẽm…), - khả (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
năng gây nổđối với các bụi dễ cháy nổ.
Nguyên lý hoạt động của thiết bị lọc bụi tĩnh điện dựa trên sự ion hóa không khí chứa bụi đi qua không gian giữa hai hệ thống điện cực của một điện trường
điện thế cao. Trong không gian đó các hạt bụi bị tích điện và lắng đọng trên điện cực có điện tích trái dấu. Các điện cực lắng đọng đó được định kỳ rung để xả bụi lắng đọng vào ngăn thu bụ1.
Thực nghiệm cho thấy rằng trong quá trình lắng đọng bụi còn có tác dụng của luồng “gió điện” - tức là tác động cơ học của luồng ion lên các phần tử
không khí trong điện trường, dẫn đến sự chuyển động của không khí theo hướng tới điện cực lắng đọng. Trên hình vẽ có trình bày các sơ đồđiện cực chủ yếu và sự sắp xếp phân bố các đường sức giữa các điện cực. Mật độđường sức lớn nhất và cường độđiện trường lớn nhất, như trên hình 4.6, là ở trong trường hợp điện cực dạng dây dẫn là nơi có mật độ đường sức lớn nhất và sẽ sinh ra vầng sáng tím được gọi là “điện hoa”. Tia đó không thể đạt tới được điện cực đối diện vì khi đi xa khỏi dây dẫn thì cường độ điện trường giảm dần. Dạng phóng tia lửa
điện như vậy gọi là phóng điện dạng điện hoa. Các điện cực mà xung quanh chúng xuất hiện điện hoa được gọi là điện cực điện hoa, còn các điện cực đối diện - điện cực lắng đọng. Khi giữa các điện cực có dòng điện hoa thì các hạt bụi bị tích điện bởi các ion âm và bị hút vào điện cực lắng, sau đó bị rung và rơi vào bunke.
Hình 4.6- Sơđồ các hệđiện cực và phân bốđường sức giữa chúng a- hệ thống ống - dây dẫn; b- hệ thống tấm - tấm
Građient giảm điện thế lớn nhất có được ở hệ thống điện cực dạng dây dẫn - ống còn đối với hệ thống điện cực dạng tấm thì không có građient giảm điện thế. Trong hệ thống điện cực dây dẫn - ống thì dây dẫn là điện cực điện hoa còn
ống là điện cực lắng đọng. Trong thực tế thường áp dụng hệ dạng dây dẫn - tấm mặc dù hệ thống này có hiệu suất kém hơn. Có hai dạng thiết bị lọc bụi tĩnh
điện: dạng ống và dạng tấm.
* Thiết bị lọc bụi tĩnh điện dạng ống (Hình 4.7):
Các điện cực lắng của thiết bị lọc bụi này là các ống kim loại hình trụ tròn có
đường kính 15 - 300mm, còn điện cực vầng sáng là các dây dẫn điện crôm-niken dày 1,5 - 2mm chạy dọc theo trục ống. ống có thể là ống thép (đối với khí trung